Wat is een pipe?

Een pipe is een kortdurende opslagruimte voor gegevens die van het ene programma naar het andere worden verplaatst. Het is een tussenpersoon tussen twee programma's, waardoor ze snel en efficiënt informatie heen en weer kunnen sturen. Pipes kunnen worden gebruikt om berichten van het ene programma naar het andere te sturen op dezelfde computer of zelfs van de ene computer naar de andere via een netwerkverbinding.

Wat zijn enkele veelvoorkomende toepassingen voor pipes?

Pipes worden vaak gebruikt voor inter-proces communicatie (IPC), waarbij informatie kan worden uitgewisseld tussen verschillende programma's op hetzelfde systeem. Ze zijn ook nuttig voor het stroomlijnen van complexe taken, zoals wanneer een programma meerdere uitgangen genereert die achtereenvolgens door een ander programma moeten worden geanalyseerd. Daarnaast worden ze vaak gebruikt in combinatie met Unix shells en remote terminals zoals SSH, waardoor gebruikers verschillende commando's aan elkaar kunnen koppelen terwijl de uitvoerresultaten onderweg worden opgeslagen.

Wat zijn named pipes?

Named pipes bieden een alternatieve manier om tussen twee processen te communiceren in plaats van een anonieme gegevensbuffer te gebruiken zoals gewone pipes doen. Een named pipe creëert een bestandshandvat waarmee zowel het verzender- als het ontvangerproces tegelijkertijd toegang hebben tot dezelfde pipe voor communicatiedoeleinden. Dit maakt complexere interacties mogelijk dan alleen het heen en weer sturen van eenvoudige gegevensbuffers zoals bij gewone pipes.

Hoe werkt named piping?

Eerst moet het afzenderproces een named pipe object maken door de functie CreateNamedPipe() aan te roepen met de juiste parameters. De ontvanger roept dan zijn OpenFile() methode aan, die het verbindt met het gemaakte named pipe object. Nadat deze stap is voltooid, zal elke aanroep door een van beide processen bestanden openen of sluiten die geassocieerd zijn met dit nieuwe object-handvat dat tijdens de initialisatie van de verbinding is gemaakt. Berichten kunnen dan vrijelijk heen en weer worden gestuurd tussen de twee processen totdat een van beide zijn einde van de communicatiesessie beëindigt.

Welke voordelen biedt named piping ten opzichte van gewone pipes?

Vergeleken met gewone pipes biedt named piping meer controle over de manier waarop gegevens tussen processen kunnen worden uitgewisseld - door vooraf gedefinieerde berichttypes en/of eigen handshakes die authenticatie tussen verzender en ontvanger vooraf mogelijk maken - waardoor het ideaal is voor veiligheidsgerelateerde toepassingen die sterk beveiligde gegevensuitwisselingsstromen vereisen, zoals banksoftware en online betaalsystemen. Bovendien is het veel betrouwbaarder omdat beide partijen tegelijk kunnen communiceren zonder dat er aparte kanalen nodig zijn voor elke richting, wat resulteert in minder uitgevallen berichten of beschadigde gegevenspakketten die over netwerken of binnen computers zelf worden overgedragen.

Wat is FIFO?

FIFO staat voor First In First Out en verwijst naar een type gegevensstructuur waarbij de eerste waarde die werd toegevoegd of “gepusht” in de pijp ook de eerste is die wordt verwijderd of “gepopt”. Dit type structuur wordt vaak gebruikt bij het organiseren van gegevens uit meerdere bronnen. Elk nieuw stukje informatie kan aan het einde van de pijp worden geplaatst en dan worden opgehaald wanneer dat nodig is, zonder het risico dat er waarden tussen zitten.

Wat is LIFO?

LIFO staat voor Last In First Out en is vergelijkbaar met FIFO, behalve dat de waarden niet van “voren” worden afgevoerd, maar van “achteren”, wat betekent dat het laatst opgeslagen element als eerste wordt opgehaald. Dit type datastructuur kan handig zijn bij dynamische interrupts of recursieve processen, omdat het snelle toegang geeft tot elementen op een gegeven diepte zonder alle tussenliggende te doorlopen.

Hoe worden pipes gebruikt in netwerkprogrammering?

Pipes kunnen gebruikt worden bij netwerkprogrammeringstaken zoals het opzetten van verbindingen tussen twee computers op een netwerk via een directe verbinding. Het gebruik van named pipes als een IPC (Inter Process Communication) kanaal in plaats van TCP/IP kan aanzienlijk sneller zijn dan het overbrengen van grote hoeveelheden gegevens via conventionele methoden, aangezien ze minder overhead vereisen. Pipes kunnen ook gebruikt worden om pijplijnverwerking te genereren met langlopende processen, waardoor verschillende programma's binnen een systeem gelijktijdig kunnen werken en dus de algehele prestaties verbeteren.

Wat zijn de nadelen van het gebruik van pipes?

Enkele veel voorkomende nadelen van het gebruik van pipes zijn hun beperkte capaciteit (ze kunnen slechts kleine hoeveelheden gegevens bevatten voordat hun geheugen volloopt) en het gebrek aan foutcontrolemechanismen (wat mogelijk kan leiden tot corrupte berichten die er doorheen worden gestuurd). Bovendien, hoewel pipes een gemakkelijke manier zijn om grote hoeveelheden gegevens snel uit te wisselen over korte afstanden, presteren ze niet altijd goed als je verzendmodus extra beveiligingsmaatregelen of langere transmissietijden over netwerken vereist.

Wat is een anonymous pipe?

Een anonymous pipe is een type datacommunicatiekanaal waarmee twee gerelateerde processen berichten kunnen verzenden en ontvangen zonder een ander communicatieprotocol te gebruiken. In tegenstelling tot named pipes, hoeven beide processen zich niet op dezelfde computer te bevinden en kunnen daarom ook gebruikt worden voor communicatie tussen systemen. Omdat er geen speciale naamgevingsconventies of bijbehorende bestanden nodig zijn om anonymous pipes te maken, worden dit soort verbindingen vaak gekozen voor toepassingen die een snelle en betrouwbare overdracht van gegevens over korte afstanden vereisen, zoals verwante programma's die op dezelfde computer of via een lokaal netwerk draaien.

Welke soorten programmeertalen ondersteunen pipelining?

Pipelining wordt ondersteund in veel verschillende programmeertalen, waaronder C/C++, Java, Python en Rust, die allemaal ingebouwde functies hebben waarmee ontwikkelaars pipelines kunnen maken tussen meerdere processen en systemen op afstand. Afhankelijk van de gebruikte taal, kunnen bepaalde regels van toepassing zijn, zoals de noodzaak om de volgorde van de bewerkingen aan te geven voordat de daadwerkelijke uitvoering wordt gestart. De meeste moderne programmeertalen bieden echter API-aanroepen die speciaal voor dit doel zijn ontworpen, wat de hoeveelheid werk die nodig is bij het maken van complexe pijplijnen tussen verschillende programma's drastisch vermindert.

Welke rol spelen pipes in Linux systemen?

Linux systemen vertrouwen sterk op pipes omdat ze een geweldige manier bieden om commando's samen te voegen in een enkele uitvoerbare expressie. Hierdoor kunnen gebruikers efficiënt meerdere taken tegelijk uitvoeren zonder dat ze voor elke taak handmatig een apart script hoeven te schrijven. Deze functie maakt het extreem eenvoudig om meerdere programma's aan elkaar te koppelen tot precies op maat gemaakte workflows door alleen eenvoudige pipingcommando's te gebruiken, waardoor gebruikers een ongekend niveau van controle over hun omgeving krijgen terwijl de stabiliteit en betrouwbaarheid van het systeem behouden blijft.

Wat is het verschil tussen een pipe en een socket?

Het belangrijkste verschil tussen pipes en sockets ligt in het type verbindingen dat ze tot stand brengen. Pipes creëren lokale (of mogelijk inter-systeem) communicatiekanalen in één richting, terwijl sockets communicatie in twee richtingen over netwerken tot stand brengen door speciale eindpunten voor zowel zender als ontvanger op te zetten. Daarnaast zijn pipes meestal sneller dan hun socket tegenhangers, omdat ze geen extra protocol overhead of speciale netwerk setup regels nodig hebben, wat betekent dat korte berichten over het algemeen sneller verzonden kunnen worden door gebruik te maken van pipes. Tot slot, omdat gegevens in pipes als anoniem worden behandeld, zijn er geen verificatieprocedures nodig bij het verzenden van commando's, in tegenstelling tot sockets die een validatiestap aan de serverkant nodig hebben om veilige transmissies te garanderen.

Wat zijn de voordelen van het gebruik van pipes voor communicatie?

Een van de belangrijkste voordelen van het gebruik van pipes voor communicatie is dat het gerelateerde applicaties in staat stelt om snel en veilig gegevens over te dragen zonder extra stappen te hoeven doorlopen, zoals het verkrijgen van een IP-adres of het opzetten van een server. Omdat berichten die via pipes verstuurd worden anoniem zijn, hebben ze geen authenticatie nodig en kunnen ze sneller uitgevoerd worden, waardoor ze vooral aantrekkelijk zijn voor korte-termijn inter-systeem communicatie taken. Verder bieden pipes een extra beveiligingslaag doordat poorten op het lokale netwerk niet worden blootgesteld, waardoor ze minder kwetsbaar zijn voor kwaadaardige aanvallen. Doordat ontwikkelaars complexe pijplijnen tussen verschillende applicaties kunnen maken, kan dit type snelle en veilige communicatiekanalen ontwikkelworkflows sterk vereenvoudigen, terwijl er nog steeds genoeg flexibiliteit is om aangepaste commando's en meldingen te ondersteunen.